基于网络药理学探讨橙皮素治疗变应性接触性皮炎的作用机制

申报人：廖云可 申报日期：2024-06-25

基本情况

2024
基于网络药理学探讨橙皮素治疗变应性接触性皮炎的作用机制 盲选
创新训练项目
医学
中药学类
学生自主选题
一年期
变应性接触性皮炎（ACD）是一种常见的炎症性皮肤病，患病人群广。传统药物存在副作用明显，价格较高等问题。课题组前期发现橙皮素具有潜在的抗炎等药理作用，但其治疗ACD疾病的研究未见报道。本研究使用2,4-二硝基氟苯建立ACD小鼠模型，确证橙皮素对ACD小鼠模型的治疗作用；基于网络药理学及分子对接挖掘橙皮素治疗ACD潜在靶点，体外实验验证网络药理学预测结果，为开发新的治疗ACD疾病的药物提供理论基础。
参与教师指导的中国国际大学生创新大赛一项
主持国家自然基金青年项目、省青年创新人才项目、省博士后科研启动基金项目、农垦总局指导项目、大庆市指导项目各1项
指导教师负责指导大创项目研究的整体思路以及团队的分工合作
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
廖云可 生命科学技术学院 制药工程（中药方向） 2023 数据分析
蒋馨莹 生命科学技术学院 制药工程（化药方向） 2022 信号通路的筛选
马云菲 生命科学技术学院 制药工程（化药方向） 2021 网络药理学分析
王靖雯 生命科学技术学院 制药工程（化药方向） 2021 模型建立及指标检测

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
宋博翠 生命科学技术学院 否

立项依据

变应性接触性皮炎（ACD）是由T细胞介导的慢性炎症复发性皮肤疾病，传统治疗ACD疾病的药物副作用明显，治疗周期长，价格较高，对患者家庭经济负担过大。从柑橘属幼果中分离得到的物质橙皮素具有潜在的抗炎作用，但其治疗ACD疾病方面的研究却未见报道。本研究通过2,4-二硝基氟苯（DNFB）诱导建立ACD小鼠模型，确证橙皮素对ACD小鼠模型的治疗作用，基于网络药理学及分子对接挖掘橙皮素治疗ACD疾病的潜在靶点，体外实验验证网络药理学预测结果，为后期开发价格低廉、效果显著的治疗ACD疾病的药物提供理论依据。

（1）使用DNFB作为致敏原建立ACD小鼠模型，检测小鼠脾淋巴细胞的增殖情况、脾脏指数和胸腺指数、耳廓病理组织切片（HE染色）等指标，探究橙皮素对ACD小鼠模型的治疗作用。

（2）基于网络药理学探究橙皮素治疗变应性接触性皮炎潜在治疗靶点和相关信号通路，分子对接验证药物小分子配体与靶点的结合活性。

（3）通过体外实验检测橙皮素对促炎细胞因子分泌情况的影响，Western Blot方法验证网络药理学分析结果，检测橙皮素对关键靶点的影响和对信号通路的调控作用，阐明橙皮素治疗ACD的作用机制。

  

变应性接触性皮炎（ACD）是一种常见的炎症性皮肤病，是皮肤反复接触过敏原引起的Th1细胞介导的皮肤炎症，属于Ⅳ型迟发型超敏反应。ACD患病人群广，全球患病率高达15%~20%，涉及各年龄段，其中青少年患病率为15.2%，而成年人可达18.6%。随着环境的污染，人体接触各种致敏因子的风险随之升高，香料、护肤品、防腐剂等日常生活用品都是过敏原，其主要临床特征是红斑、皮疹、皮肤干燥开裂、水疱和鳞屑，长期暴露于外源性物质通常会导致红斑缓解，伴苔藓样变，同时可伴剧烈持续瘙痒，严重影响患者的生活质量。ACD发病包括两个不同的阶段：致敏阶段和诱发阶段。致敏阶段是ACD的第一阶段，在过敏原再次暴露于致敏个体的情况时，相关记忆性T淋巴细胞增殖并迁移到过敏原接触部位并释放炎症介质引发超敏反应。ACD的发展需要多种细胞因子和趋化因子相互作用，最终导致ACD的发生发展。

目前治疗变应性接触性皮炎的方法是当患者皮损较小时，尽量采用外用药，主要为环孢素、甲氨蝶呤和度普利尤单抗等。局部使用皮质类固醇激素是治疗ACD的首选治疗方法，一般使用二丙酸倍他米松、醋酸氟轻松和糠酸莫米松等二类或三类皮质类固醇激素，但长时间使用会产生较多的副作用；生物制剂也发挥着重要作用，通过靶向特定介质或炎症途径，为治疗变应性接触性皮炎提供了新希望，但价格较昂贵；光疗通常用于对局部或口服皮质类固醇无反应的难治性ACD患者，或无法避免日常环境中过敏原的患者；随着人们对变应性接触性皮炎发病机制的认识不断深入，需要一种来源广泛、价格低廉的药物进行研究与开发。

橙皮素，一种从芸香科柑橘属幼果中分离得到的的物质。Zhu等人证明，橙皮素可以通过增强细胞抗氧化能力和调节凋亡，缓解过氧化氢对ARPE-19细胞的损伤，这种保护作用是通过激活Keap1-Nrf2/HO-1信号通路实现的。Liu等人在对异丙肾上腺素（ISO）诱导的心肌缺血小鼠进行橙皮素给药的研究中观察到，橙皮素可以通过Sirt1/Nrf2信号通路减少细胞内ROS水平。Wang等人通过建立心肌梗死小鼠模型，证明橙皮素治疗可阻断NF-κB信号通路，降低炎症因子的表达水平，抑制心肌梗死后的心脏炎症。Yang等人观察到橙皮素能降低LPS诱导的AKI小鼠肾脏中TLR4和MyD88的mRNA表达，抑制巨噬细胞浸润和炎性细胞因子的释放，从而减轻炎症反应，说明橙皮素具有潜在的抗炎作用，但对于治疗ACD疾病的作用效果和机制还未见报道。本研究拟借助网络药理学平台，从体内实验和体外实验阐明橙皮素对变应性接触性皮炎的作用机制，为橙皮素治疗变应性接触性皮炎提供理论基础。

参考文献

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（1）选用天然来源的药物橙皮素，相较于传统治疗ACD的药物有毒副作用低、价格低廉、易获取的优势。

（2）借助网络药理学平台，从动物、细胞、分子水平上阐明了橙皮素治疗ACD的潜在靶点和作用机制。

（1）技术路线

（2）拟解决的问题

①确证橙皮素对ACD小鼠模型的治疗作用。

②借助网络药理学平台预测作用靶点并进行验证，从分子水平上阐明橙皮素治疗ACD的作用机制。

（3）预期成果

①本项目通过建立变应性接触性皮炎小鼠模型，体内实验证实橙皮素对模型小鼠的治疗作用；依托网络药理学资源，预测橙皮素治疗变应性接触性皮炎疾病的潜在治疗靶点和相关信号通路，分子对接验证药物小分子配体与靶点的结合活性；体外通过检测橙皮素对T淋巴细胞的毒性作用、增殖作用、细胞因子的影响，Western blot验证橙皮素与疾病的网络药理学预测结果，进一步阐明橙皮素治疗变应性接触性皮炎的作用机制。

②学生通过自主查阅资料、自主选题来完成项目，能够促进其科研创新能力的进一步提升。项目由21级和23级制药工程专业学生参与，其中2名学生依托本大创项目完成本科毕业论文，选题时间预计在2024年7月15日，开题时间预计于2024年9月1日，有助于推进毕业论文改革。

  ③论文研究结果发表中文论文1篇。

2024.06-2024.07 使用DNFB诱导建立ACD小鼠模型；

2024.08-2024.10 检测橙皮素对模型小鼠耳廓肿胀度、胸腺指数和脾脏指数等指标的影响，确证橙皮素的治疗作用；

2024.11-2024.12 利用网络药理学和分子对接挖掘橙皮素对ACD疾病治疗的潜在靶点；

2025.01-2025.03 体外检测炎性因子分泌水平，Western Blot法验证网络药理学的预测结果，确定作用靶点；

2025.04-2025.05 总结整理并分析数据，撰写结题报告。

① 前期通过体内预实验证实橙皮素有潜在的治疗ACD疾病的作用

结果如图1所示，使用DNFB刺激小鼠右耳后，小鼠的耳廓厚度明显增加，与生理盐水组对比有显著性差异（P<0.01），说明ACD小鼠模型建立成功，使用10 mg/kg的橙皮素后，耳廓肿胀程度显著减轻（P<0.01）。HE染色结果如图2所示，经DNFB刺激后的ACD组小鼠耳廓出现明显的水肿和炎症细胞浸润现象，橙皮素组能够明显减轻水肿和炎症细胞浸润。

图1 橙皮素对ACD小鼠耳廓肿胀程度的影响

注：图中***为两组之间显著性比较，P<0.001


图2 橙皮素对ACD小鼠耳廓组织病理状态的影响（200×）

注：A为生理盐水组、B为ACD模型组、C为橙皮素组

②药物及疾病相关靶点获取

在TCMSP等四个数据库中收集了共120个的橙皮素相关靶点，去除重复靶点后并在Uniprot数据库中限定物种为人（Human）并且已验证（Reviewed）的条件下矫正基因名称，剩余62个基因，确定为橙皮素的相关靶点。在TTD等四个数据库中收集ACD相关靶点共1608个，去除重复靶点后并在Uniprot数据库中限定物种为人（Human）并且已验证（Reviewed）的条件下矫正基因名称，剩余1544个基因，确定为ACD的相关靶点，结果见图3。

图3 橙皮素和ACD交集靶点

③ PPI网络构建及关键靶点的筛选

使用Venny 2.1平台获得橙皮素-ACD交集靶点共38个，并制作韦恩图，见图4。使用STRING数据库建立PPI的网络，共包括38个节点，190条边。将结果导入Cytoscape 3.9.1进行可视化分析，见图4，靶点的形状越大，颜色越深，说明Degree值越大，靶点在网络中越重要。排名前七的基因分别是SCR、MMP9、BCL2、ESR1、PPARG、MMP2、KDR。

图4 橙皮素治疗ACD靶点蛋白互作网络图

④GO和KEGG通路富集分析

应用David数据平台对橙皮素-ACD共同靶点进行GO功能富集分析与KEGG通路富集分析。由GO富集结果可知，BP条目主要包括细胞外基质分解（extracellular matrix disassembly）、蛋白激酶 B 信号转导的积极调控（positivite regulation of protein kinase B signaling）等；CC条目主要包括质膜（plasma membrane）、细胞外空间（extracellular space）等；MF条目主要包括酶结合（enzyme binding）、锌离子结合（zinc ion binding）等。根据P值分别筛选处排名前5的GO富集分析结果，使用微生信在线平台采用数据可视化处理，见图5。


图5 橙皮素治疗ACD相关靶点的GO富集分析

由KEGG富集分析结果显示，共得到60条通路，将富集程度最高的前12条通路，使用微生信在线平台进行可视化，见图6。横坐标代表Enrichment，颜色趋于红色，说明P值越大，点的面积越大，说明富集在此条通路上的基因靶点越多。由图5可知，富集程度较高且与银屑病相关的通路包括PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路、Rap1信号通路等，见图6。


图6 橙皮素治疗ACD相关靶点的KEGG富集分析

① 已具备的条件

研究可依托学院实验室和生物技术中心实验室提供实验设备，主要仪器和设备有：流式细胞仪、超低温冰箱、高速低温离心机、切片机、CO2培养箱、PCR扩增仪、倒置生物显微镜、多功能显微镜、凝胶成像系统、酶标仪、超声粉碎仪、水平电泳和垂直电泳装置、超净工作台、超纯水系统等，计算机联网等及分子生物学分析所需的软件，如用于PCR引物设计的软件Primer designer，用于分析蛋白表达量的凝胶分析软件Band Scan，用于数据处理的软件SPSS等，拥有无菌室和洁净级动物实验室等，能够独立完成本项目的研究工作。

② 尚缺少的条件及解决方法

基础实验楼公共仪器平台设备预约使用时间紧张，部分实验需要借助哈尔滨医科大学的研究平台完成此项试验任务。

 

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 2000.00 材料费 2000.00 0.00
1. 业务费 0.00 无 0.00 0.00
（1）计算、分析、测试费 0.00 无 0.00 0.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 0.00 无 0.00 0.00
（4）文献检索费 0.00 无 0.00 0.00
（5）论文出版费 0.00 无 0.00 0.00
2. 仪器设备购置费 0.00 无 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 无 0.00 0.00
4. 材料费 2000.00 实验完成相关的试剂、耗材等 2000.00 0.00

项目附件

结束

        

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